9、腕部护具紧度与下肢外骨骼髋关节弹性单元的研究

腕部护具紧度与下肢外骨骼髋关节弹性单元的研究

1. 腕部护具紧度对保护效果的影响

腕部护具的紧度是影响其保护效果的重要因素。佩戴具有一定紧度的腕部护具，能在保证腕部冠状面屈伸运动的同时，尽量减少腕部在水平面、矢状轴和垂直轴上的屈伸以及旋前活动。随着压力的增加，腕关节的屈伸角度、内收外展角度和旋转角度会相应减小，这表明压力对腕关节的运动角度有一定的限制作用。

当腕关节受到的紧压力在 584.3 - 600.6 mN 时，能有效固定和保护腕关节。结合腕关节的舒适度，打乒乓球时佩戴腕部护具的最佳压力范围确定为 584.3 - 600 mN，这样既能保护腕部，又能让人感觉舒适。

2. 下肢外骨骼髋关节弹性单元的设计背景

由于中风和脊髓损伤导致的偏瘫和截瘫患者逐年增加，这些患者长期卧床或依赖轮椅活动，给家庭和社会带来了巨大负担。因此，国内外开发了许多下肢外骨骼机器人，用于协助患者进行日常行走和康复训练。

串联弹性驱动器具有低阻抗、输出力稳定、减震缓冲和高功率密度等优点，将其应用于下肢外骨骼机器人，可满足柔性关节驱动的需求，提高机器人对外部环境的适应性。目前，扭转串联弹性驱动器因符合人体关节旋转的运动特点，被广泛应用于下肢外骨骼机器人中。

然而，现有的弹性体结构存在一些问题，如一般传动扭矩较小，需要通过传动机构增加扭矩来驱动负载，这增加了下肢外骨骼机器人的重量，不利于患者佩戴。因此，设计一种紧凑、轻便的弹性体直接驱动人体髋关节运动，消除传动机构的扭矩放大，减轻串联弹性驱动器的质量，并优化其结构以满足机械强度和线性刚度的要求具有重要意义。

3. 髋关节弹性体的技术指标分析

设计目标是为髋